一般来说，在硬件系统确定后，计算机控制系统的控制效果的优劣，主要取决于采用的控制策略和控制算法是否合适。很多控制算法的选择与系统的数学模型有关，因此有条件的话可以建立对象的数学模型。数学模型就是系统动态特性的数学表达式，它反映了系统输入、内部状态和输出之间的逻辑与数量关系，是控制系统的分析、综合与设计的重要基础和依据。每个特定的控制对象均有其特定的控制要求和规律，必须选择与之相适应的控制策略和控制算法，否则，就会导致系统的品质不好，甚至会出现系统不稳定、控制失败的现象
PID控制算法
比例、积分、微分控制（简称PID控制）是应用最广泛的一种控制规律。从控制理论可知，PID控制能满足相当多工业对象的控制要求。所以，它至今仍是一种基本的控制方法。为了更好地理解该控制规律，结合典型的简单控制系统加以介绍。简单控制系统的方框图如
式中，u（t）——控制器的输出；e（t）——控制器的输入偏差信号，e（t）＝r（t）-c（t），其中r（t）是设定值，c（t）是测量值；Kp——比例增益；Ti——积分时间；Td——微分时间。
由于计算机控制属于采样控制系统，因而将式（8-1）离散化。令t＝nT，T为采样周期，且用T代替微分增量dt，用误差的增量Δe（nT）代替de（t），为书写方便，在不致引起混淆的场合，省略nT中的T，则有
1．比例控制（P）
比例控制是最基本的控制规律，当负荷变化时，克服扰动能力强，控制作用及时，过渡过程时间短，但过渡过程结束时存在余差，且负荷变化越大余差也越大。比例控制作用于控制通道滞后较小、时间常数不太大、扰动幅度较小、负荷变化不大、控制质量要求不高、允许有余差的场合。如储灌液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽压力的控制等。
2．比例积分控制（PI）
在比例作用的基础上引入积分作用能够消除余差，因此比例积分控制是使用最多、应用最广泛的控制规律。但是，加入积分作用后要保持系统原有的稳定性，必须加大比例度（削弱比例作用），从而导致控制质量有所下降。如最大偏差和振荡周期相应增大，过渡时间加长。对于控制通道滞后小、负荷变化不太大、工艺上不允许有余差的场合，如流量或压力的控制，采用该规律可获得较好的控制质量。
3．比例微分控制（PD）
在比例作用基础上引入微分，会有超前作用，能使系统的稳定性增加，最大偏差和余差减小，加快了控制过程，改善了控制质量，适用于过程滞后较大的场合。对于滞后很小和扰动作用频繁的系统，应尽可能避免使用比例微分作用。
4．比例积分微分控制（PID）
微分作用对于克服容量滞后有显著效果，对克服纯滞后是无能为力的。在比例作用的基础上增加微分作用能提高系统的稳定性，如再加上积分作用还能消除余差。PID控制中有Kp、Ti、Td这3个参数可调，因此可以使得系统获得较高的控制质量。它适合容量滞后大、负荷变化大、控制质量要求高的场合，如反应器、聚合釜的温度控制。
PLC中的PID控制指令
目前多数的控制器都有PID控制指令/模块，但它们的实现方式及参数设置各有不同，下面以三菱电机和Rockwell自动化公司A-B品牌PLC为例加以说明。
1．三菱电机PID指令及参数
三菱电机Q、FX2N和FX3U系列PLC中PID指令如图8.3所示。实际应用时，可以根据控制周期要求设定一个定时器，周期调用PID指令，进行PID控制。
Control Block（控制块），是一个数据文件，可以用整数文件，也可以用PID数据文件（PD）。主要用来储存PID状态、控制位、常数、内部使用参数。
Process Variable（测量值），用来储存过程输入值的字地址。
Control Variable（控制变量），用来存储PID控制器的输出数据。
Control Block Length，占用N13：0～N13：22共23个字，用于存储PID执行过程中的各个参数。用户编程时可以指定其他的数据区，如N14等。
PID指令中参数设置窗口如图
Controller Gain：即PID方程中的Kp，它所在的地址是N13：3。
Reset Ti：即PID方程中的Ti，它所在的地址是 N13：4。
Rate Td：即PID方程中的Td，它所在的地址是 N13：5。
Loop Update：与PID control有关，因为此PID模块有两种时间工作模式即定时型和中断型。中断型的工作模式是受PLC中的定时中断控制，每扫描一次程序，执行PID模块指令一次，因此这种方式的工作频率很高；定时型的工作方式就是指定PID模块指令执行的间隔时间，即工作频率一定。这种工作方式比中断型灵活，可以根据具体的应用进行改变。在图8.5中，PID control参数指示的是定时型的时间工作方式，则Loop Update中是设定的具体间隔时间，此参数通常取对象时间常数的5～10倍。
Control mode：PID误差的读取模式。一种是设定值减去过程变量（SP-PV）；另一种为过程变量减去设定值（PV-SP）。
PID Control：手动与自动切换的控制位。
Time Mode：PLC定时型的时间工作方式，有TIME与STI两种选择。
Limit Output CV：PID整定输出值（N7：40）输出大小的限制是否有效。如果选择YES，则Output Max、Ouput Min生效，需填入相应的最大、最小输出百分比。如果选择NO，则不生效。
Deadband：死区设置。它所在地址为N13：9。
Setpoint SP：被控变量设定值，即上文提及的SP。它所在地址为N13：2。
Scaled Error SE：是Control Mode中设定公式（SP－PV或PV－SP）的计算值。它所在地址为N13：15。
Setpoint MAX：调节设定值的最大输入值，一般取16383。它所在的地址为N13：7。
Setpoint MIN：调节设定值的最小输入值。它所在的地址为N13：8。
Output Max：PID控制输出最大值设定，以百分数的形式表示。它所在的地址为N13：11。
Output Min：PID控制输出最小值设定，以百分数的形式表示。它所在的地址为N13：12。
在控制系统设计时，要确保设计出的系统具有闭环负反馈。而在控制系统中，可以调节系统反馈属性的主要是控制器的作用方向。在三菱电机PID指令中，是通过对＋1字的位0设置来实现的。对于前向操作，设置该位为0；对于后向操作，设置该位为1；而Rockwell自动化PLC的PID指令中，是通过设置误差的读取模式来实现的，这类似数字式控制器的作用方向设置，更加直观。当然，这个参数的设置还与执行器的作用方向有关
